NL2019696B1 - Straalturbine-samenstel voor het middels een straalmateriaal reinigen of verruwen van een te bestralen oppervlak. - Google Patents

Abstract

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een straalturbine- samenstel voor het middels een straalmateriaal reinigen of verruwen van een te bestralen oppervlak, alsmede een turbinewiel en een aanvoerinrichting voor toepassing in het straalturbine-samenstel. In een aspect van de uitvinding wordt voorzien in een straalturbine-samenstel voor het middels een straalmateriaal reinigen of verruwen van een te bestralen oppervlak, omvattende: een aanvoerinrichting en een koppelbaar turbinewiel, omvattende: een eerste schijf die draaibaar is om een rotatieaslijn, een op afstand van de eerste schijf gelegen tweede schijf, een bij de rotatieaslijn gelegen turbineruimte, die is gelimiteerd door de eerste en tweede schijf, een veelheid schoepen die zich in de richting van de omtrekrand uitstrekken en zijn gelimiteerd door de eerste en tweede schijf, waarbij de schoepen in radiale richting in hoofdzaak gelijkmatig zijn verdeeld ten opzichte van de rotatieaslijn; met het kenmerk, dat in hoofdzaak de gehele omtrek van het turbinewiel vrij is voor het via de turbineruimte van het turbinewiel middels straalmateriaal bestralen van een te bestralen oppervlak rondom de omtrek van het turbinewiel, en waarbij de omtrek van de turbineruimte van het turbinewiel nabij de schoepen openingen omvat en een distributie kooi definieert voor het uit de turbineruimte radiaal bestralen van het te bestralen oppervlak rondom de omtrek van het turbinewiel, waarbij de openingen in hoofdzaak radiaal gelijkmatig verdeeld zijn en waarbij de distributie kooi en het turbine wiel geïntegreerd zijn en uit één monolithisch onderdeel vervaardigd is.

Description

Korte aanduiding: Straalturbine-samenstel voor het middels een straalmateriaal reinigen of verruwen van een te bestralen oppervlak.

Beschrijving

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een straalturbine-samenstel voor het middels een straalmateriaal reinigen of verruwen van een te bestralen oppervlak, alsmede een turbinewiel en een aanvoerinrichting voor toepassing in het straalturbine-samenstel. De onderhavige uitvinding heeft verder betrekking op het gebruik van een dergelijk straalturbine-samenstel.

Straalturbine-samenstellen voor het middels een straalmateriaal reinigen of verruwen van een te bestralen oppervlak zijn bekend. Een bekende samenstel omvat een turbinewiel, een motor voor het aandrijven van het turbinewiel, een spuitstuk voor het aanvoeren van straalmateriaal, en een behuizing. Het turbinewiel omvat een turbineruimte met een aantal schoepen die zich radiaal van de turbineruimte uitstrekken en zo een waaier vormen voor het centrifugaal uitwerpen van het straalmateriaal. Het thans bekende spuitstuk omvat een stationaire controle kooi en een met het turbinewiel meeroterende distributie kooi. De controle kooi strekt zich uit tot in de turbineruimte, waarbij de controle kooi één radiale opening omvat. Hiermee wordt de afgifte van straalmateriaal aan de turbineruimte tot de gewenste radiale richting gelimiteerd. Wanneer het turbinewiel draait, ontstaat er een centrifugale kracht waardoor straalmateriaal vanuit het spuitstuk, door de controle kooi, distributie kooi en door de turbineruimte, in één radiale richting langs de schoepen wordt afgegeven. Een typische uitwerphoek van thans bekende straalturbine-samenstellen is ongeveer 120 graden. De behuizing schermt het geheel grotendeels af, maar is in een bepaalde radiale richting open, zodat straalmateriaal uit het samenstel kan worden afgegeven in een gewenste richting onder een beperkte openingshoek.

Een nadeel van het bekende straalturbinesamenstel is, dat dit slechts beperkt inzetbaar is.

Het is een doel van de onderhavige uitvinding om een verbeterd straalturbinesamenstel te verschaffen.

Het is een verder doel van de onderhavige uitvinding om een straalturbinesamenstel te verschaffen dat flexibeler inzetbaar is.

Het doel van de onderhavige uitvinding wordt in een eerste aspect van de uitvinding bereikt met een straalturbine-samenstel voor het middels een straalmateriaal reinigen of verruwen van een te bestralen oppervlak, omvattende: een aanvoerinrichting voor het aanvoeren van het straalmateriaal; een met de aanvoerinrichting koppelbaar turbinewiel, het turbinewiel omvattende: een eerste schijf die draaibaar is om een rotatieaslijn, waarbij de eerste schijf een omtrekrand heeft die een omtrek van het turbinewiel definieert, waarbij de eerste schijf een aanvoeropening omvat bij de rotatieaslijn voor het doorlaten van straalmateriaal van de aanvoerinrichting; een op afstand van de eerste schijf gelegen tweede schijf, waarbij de tweede schijf draaibaar is om de rotatieaslijn; een bij de rotatieaslijn gelegen turbineruimte, die is gelimiteerd door de eerste en tweede schijf, voor het via de aanvoeropening ontvangen van straalmateriaal van de aanvoerinrichting; een veelheid schoepen die zich in een in hoofdzaak loodrecht ten opzichte van de rotatieaslijn van de turbineruimte en in de richting van de omtrekrand uitstrekken en zijn gelimiteerd door de eerste en tweede schijf, waarbij de schoepen in radiale richting in hoofdzaak gelijkmatig zijn verdeeld ten opzichte van de rotatieaslijn; met het kenmerk, dat in hoofdzaak de gehele omtrek van het turbinewiel vrij is voor het via de turbineruimte van het turbinewiel middels straalmateriaal bestralen van een te bestralen oppervlak rondom de omtrek van het turbinewiel, en waarbij de omtrek van de turbineruimte van het turbinewiel nabij de schoepen openingen omvat en een distributie kooi definieert voor het uit de turbineruimte radiaal bestralen van het te bestralen oppervlak rondom de omtrek van het turbinewiel, waarbij de openingen in hoofdzaak radiaal gelijkmatig verdeeld zijn en waarbij de distributie kooi en het turbine wiel geïntegreerd zijn en uit één monolithisch onderdeel vervaardigd is.

Doordat in hoofdzaak de gehele omtrek van het turbinewiel vrij is, zal het straalmateriaal in hoofdzaak radiaal uitstralen over de gehele omtrek van het turbinewiel en niet zoals bij thans bekende straalturbines over slechts een beperkt deel van de omtrek. Hierdoor wordt het mogelijk om het straalmateriaal rondom het turbinewiel te laten uitstralen. Dit maakt een dergelijk straalturbine-samenstel volgens de uitvinding bijzonder geschikt om, bijvoorbeeld, een inwendig buisoppervlak van een buis op een gelijkmatige wijze te bestralen. De gehele binnen omtrek van de buis wordt daardoor een in een keer tegelijk bestraald. De bestraling is daardoor gelijkmatiger, nauwkeuriger en sneller.

Thans bekende straalturbine-samenstellen zijn niet in staat om radiaal straalmateriaal uit te laten stralen over de gehele omtrek van het turbinewiel. Dergelijke straalturbine-samenstellen of straalturbines hebben een turbinewiel dat omsloten wordt in een behuizing. De behuizing is slechts voor een bepaald deel geopend en voorkomt dat straalmateriaal zoals kleine zanddeeltjes, ijzerdeeltjes of ander straalmateriaal alle kanten uit wordt geslingerd. Een dergelijke straalturbine wordt dan ook vaak als een externe straalturbine aangeduid omdat het materiaal hoofdzakelijk in één richting wordt geschoten.

De richting wordt niet enkel bepaald door het afdekken van het grootste deel van de omtrek van het turbinewiel, maar is ook gelegen in het feit dat het turbinewiel een statische controle kooi omvat die de uitvoerhoek beperkt. De turbineruimte wordt gevormd door het centrale deel van het turbinewiel. Vanaf de turbineruimte wordt het straalmateriaal aangevoerd en door de centrifugaal kracht van de schoepen in het turbinewiel radiaal uitgestoten of weggeslingerd. Doordat de controle kooi slechts een beperkte radiale openingshoek omvat, kan het straalmateriaal slechts onder die hoek op het blad van het turbinewiel worden opgenomen. Daardoor wordt een richting bepaald, die zoals beschreven, door de behuizing verder wordt gelimiteerd. Het straalmateriaal kan enkel onder die hoek of opening het turbinewiel en de behuizing van de straalturbine verlaten.

In kleine ruimtes zoals in buizen met een ten opzichte van de straalturbine kleine diameter, is het welhaast onmogelijk om een compacte turbine te maken welke de gehele binnenwand schoonmaakt/opgeruwd. Bij kleine pijp diameter, bijvoorbeeld kleiner dan 20 inch wordt daarom vaak pneumatisch stralen toegepast, echter mechanische turbine stralen is energetisch veel efficiënter en heeft een grotere capaciteit.

De uitvinder heeft echter ingezien, dat bij een dergelijke toepassing de limitatie van de openingshoek van de thans bekende straalturbines onwenselijk is. Door de controle kooi en de distributie kooi van de straalturbine aan te passen wordt het mogelijk om straalmateriaal over de gehele omtrek van het turbinewiel uit te laten stralen. Dit wordt gerealiseerd door het verwijderen van de statische controle kooi waardoor een straalturbine ontstaat die, in plaats van axiaal een bepaalde richting op straal, radiaal uitstraalt over de gehele omtrek. Het straalmateriaal kan daarom met voldoende snelheid en onder de juiste hoek tegen het binnenste oppervlak van een buis of dergelijke worden geschoten.

In thans bekende straalturbines zorgt de distributie kooi voor het verdelen of distribueren van het straalmateriaal. De distributie kooi is uitneembaar uit het turbinewiel. In bedrijf roteert de distributie kooi gelijk met het turbinewiel. In de praktijk blijkt echter dat, veelal na verloop van tijd, er speling ontstaat tussen de distributie kooi en het turbine wiel. Dit kan het volg zijn van de grote krachten die op het samenstel werken, zo ook de slijtage waaraan de onderdelen na verloop van tijd aan onderhevig zijn. De speling tussen de twee onderdelen zorgt voor onbalans in het systeem en verhoogde slijtage. Deze onbalans heeft weer nadelige invloeden op de rest van het systeem, bijvoorbeeld op de motor, het door de motor opgenomen vermogen en de geluidsproductie van het samenstel. Om de extra slijtage en onbalans te voorkomen heeft de uitvinder ingezien dat speling tussen de twee elementen weg moet worden genomen. Dit is gerealiseerd door de twee onderdelen te integreren en uit één monolithisch onderdeel te vervaardigen. Het resultaat is een duurzamer, robuuster, nauwkeuriger turbinewiel en als zodanig een verbeterd straalturbinesamenstel.

Meer in het bijzonder is het turbinewiel niet alleen over de omtrek van het wiel vrij voor het uit het turbinewiel doen stralen of schieten van het straalmateriaal, maar is de turbineruimte in het turbinewiel zodanig ingericht om over de omtrek of althans hoofdzakelijk over de omtrek van de turbinewiel het straal materiaal uit te stralen langs de schoepen en uit het turbinewiel. Als zodanig wordt hierdoor de distributie kooi gedefinieerd, die feitelijk geïntegreerd is met het turbine wiel. De turbineruimte wordt gedefinieerd als het binnenste, meest nabij de centrale rotatie-as van het turbinewiel gelegen ruimte. Axiaal wordt de ruimte bepaald door de twee schijven en radiaal door de positie tussen de centrale rotatieaslijn enerzijds en de schoepen anderzijds. Bij thans bekende straalturbines wordt de axiale omtrek van de turbineruimte gelimiteerd door het in het turbinewiel schuiven van een statische controle kooi. Deze kooi heeft radiaal gezien slechts een of enkele openingen over een beperkte hoek van de kooi, en limiteert daarmee de mogelijkheid voor het straalmateriaal om in de radiale luchtstroom van het turbinewiel te worden opgenomen. De opening bepaald daarmee de richting waaronder het straalmateriaal uit de straalturbine wordt gestraald. In een voorbeeld van de uitvinding zijn deze openingen in de omtrek van het turbinewiel zodanig dat er radiaal gezien geen limitatie is voor het straalmateriaal om uit te worden gestraald. De opening van de turbineruimte is vrij over de gehele omtrek, dan wel in het bijzonder zijn er meerdere openingen die in hoofdzaak gelijkmatig over de omtrek van het turbinewiel verdeeld zijn. De openingen corresponderen bij voorkeur met plaatsen van de schoepen. Meer in het bijzonder zijn de openingen en het aantal schoepen gelijk, en is een opening stromingstechnisch gezien nabij en net voor een schoep geplaatst.

In een voorbeeld zijn de schoepen in radiale richting gekromd.

Bij voorkeur zijn de schoepen radiaal gezien gekromd. Meer bijzonder zijn de schoepen gevormd als vlakke kromme. Dat wil zeggen een niet-recht tweedimensionaal vlak dat in een of twee richtingen gebogen of krom is. De schoepen staan daarom in een voorbeeld niet loodrecht op de rotatieaslijn, maar radiaal gezien gebogen of krom. Het straalmateriaal wordt dan ook niet recht radiaal uitgestraald, maar in een kromme lijn Meer bij voorkeur zijn de schoepen niet alleen radiaal gezien gekromd, maar ook axiaal gezien. Met andere woorden, in de richting loodrecht op de lengteas van de schoepen. Door deze kromte en door de gekromde radiale richting, kan het straalmateriaal met minimale weerstand het turbinewiel verlaten en dus een minimale snelheidsafname ondervinden. Het straalmateriaal volgt als zodanig de gladde contouren van de bladen richting de voorzijde van de straallans. Op deze wijze wordt het straalmiddel, welke op de pijp oppervlakte terugkaatst, direct naar voren afgevoerd door de beweging richting en een krachtige afzuiging in de buis. Indien het straalmiddel geen axiale snelheidscomponent heeft, wordt het terug kaatsende straalmiddel van de pijp weer in de baan van het vers uitgestoten straalmiddel terecht. Op deze wijze botst straalmiddel op elkaar rondom het turbinewiel en wordt de efficiency van de installatie verlaagd. Het is daarom extra lastig om het straalmiddel uit de pijp af te zuigen omdat het straalmiddel snelheid verliest en in de buis blijft liggen i.p.v. opgezogen te worden.

In een voorbeeld zijn de schoepen uitneembaar bevestigd in het turbinewiel, en kunnen de schoepen bij voorkeur omkeerbaar bevestigd worden.

De turbine schoepen ofwel de turbine bladen zijn bij voorkeur afzonderlijk vervangbaar en eenvoudig uitneembaar uit het turbinewiel. Deze bladen kunnen als afzonderlijke losse hardmetalen plaatjes in het wiel worden aangebracht en zijn bij voorkeur om te wisselen.

In een voorbeeld is het gehele turbinewiel omvattende de eerste en tweede schijf, de veelheid schoepen, alsmede de distributie kooi uit één monolithisch onderdeel vervaardigd.

Niet alleen wordt het mogelijk met een straalturbine overeenkomstig de uitvinding om straalmateriaal of straalmiddel over een hoek van 360 graden te verdelen, terwijl veel thans bekende straalturbines slechts over 90 graden of minder straalmateriaal uitstralen, het turbinewiel van thans bekende straalturbines bestaan ook uit twee afzonderlijke onderdelen, namelijk het wiel met de schoepen, of de propeller, en de distributie en controle kooi. Deze distributie kooi zorgt ervoor dat het straalmateriaal op de juiste positie op de schoepen valt. De distributie kooi en het schoepenwiel dienen echter in relatieve positie op elkaar afgestemd te worden. Eenmaal correct afgesteld, draaien ze samen rond bij snelheden om en nabij de 8000 omwentelingen. Een foute afstelling, kleine speling, verschuiving in de relatieve positie ten gevolge van slijtage of dergelijke kan zorgen voor grote slijtage aan de schoepen, andere onderdelen van het samenstel en/of een afname in uitwerpsnelheid. In een voorbeeld zijn het schoepenwiel met de schoepen en twee schijven samen met de omtrekwand van de turbineruimte, welke voorheen door de distributie kooi werd gedefinieerd, geïntegreerd en als een enkel turbinewiel onderdeel vervaardigd. Dit is in het bijzonder een enkel monolithisch onderdeel, zoals een turbinewiel dat uit een stuk metaal, ijzer, aluminium of een bepaalde metaallegering is vervaardigd. Hierdoor is speling, slechte afstelling, slijtage, etc. tussen het schoepenwiel en de controle kooi niet of beperkt mogelijk. Ten gevolge hiervan de kan de uitstraalsnelheid en straalmiddel hoeveelheid worden verhoogd, zonder verdere nadelige effecten. Het straalmiddel kan makkelijk door het turbinewiel stromen, met een afgenomen weerstand doordat de ruimte groter is geworden en minder weerstand heeft door de bij voorkeur afgeronde hoeken

In een voorbeeld omvat de tweede schijf een as die zich door de turbineruimte en door de aanvoeropening van de eerste schijf uitstrekt, waarbij de as geschikt is voor koppeling met de aanvoerinrichting.

De turbineruimte is bij voorkeur open voor opname van het straalmateriaal door een aanvoeropening in een van de schijven. Een van de schijven, ofwel de schijf met de aanvoeropening, of de andere schijf, dan wel beide, zijn daarbij ingericht om gekoppeld te worden met een aandrijfas waarmee het turbinewiel aangedreven wordt. De aandrijfas is bij voorkeur in de centrale rotatieaslijn van het turbinewiel bevestigd of opgenomen.

In een voorbeeld is tussen de schoepen een afdekking voorzien voor het tussen de schoepen afdekken van de turbineruimte, waarbij bij de schoepen openingen in de afdekking zijn voorzien voor het doorlaten van straalmateriaal langs de schoepen.

In een voorbeeld is de turbineruimte torus-vormig rondom de rotatieaslijn.

De turbineruimte is bij voorkeur torusvormig waardoor het straalmateriaal met minimale weerstand door het turbinewiel kan worden verplaatst door middel van centrifugaal kracht. De richting van het straalmiddel moet echter van axiale invoer naar een radiale uitvoer wijzigen en hierbij ontstaat stromingsweerstand. Bij voorkeur zijn de openingen in de omtrek van de turbineruimte afgerond, of meer bij voorkeur in hoofdzaak rond, en meest bij voorkeur in hoofdzaak rond in twee richtingen van de opening of het oppervlak dat de opening definieert. In vergelijking tot thans bekende turbines waarbij deze plat zijn, ondervindt een dergelijk gevormde turbineruimte minder stromingsweerstand en werkt derhalve vele malen efficiënter.

In een voorbeeld omvat de tweede schijf een omtrekrand, waarbij in de omtrekrand van de eerste en de tweede schijf inkepingen zijn voorzien, waarbij de inkepingen zich in radiale richting uitstrekken.

In een voorbeeld omvat de aanvoerinrichting een hartlijn en is voorzien van een aantal zich radiaal van de aanvoerinrichting uitstrekkende afstandhouders, waarbij de lengte van de afstandhouders in het bijzonder instelbaar is.

De straalturbine volgens een voorbeeld van de uitvinding is gevormd als een langwerpig straalpistool of straalkop. Dit straalpistool is koppelbaar met een aanvoerinrichting in de vorm van een aanvoerband, buis, of slang. Het straalpistool heeft een kleinere diameter dan de binnendiameter van een te bestralen buis. Dergelijke buizen hebben bijvoorbeeld een binnendiameter ergens tussen de 2 inch en 350 inch, doch voor de straalturbine volgens de uitvinding waarbij radiale uitstroming wordt gebruikt meer bij voorkeur tussen de 4 inch en 24 inch.

Het straalpistool kan aan de omtrek van de behuizing voorzien zijn van radiaal uitstekende afstandhouders of meer bijzonder steunwielen om de kop op het center van de pijp te houden i.v.m. het doorzakken van de lans. Deze houden het pistool in het midden van de buis om zo de binnenzijde gelijkmatig te bestralen. De afstandhouders zijn bij voorkeur op meerdere posities axiaal gezien aangebracht en bij voorkeur instelbaar in lengte ten behoeve van buizen met diverse diameters tussen de 2 en 24 inch. De afstandhouders kunnen tevens aan het uiteinde voorzien zijn van een geleidingselement zoals een wiel of een glad oppervlak. Het pistool kan zo eenvoudig door de buis worden getrokken of worden bewogen. Dit kan actief of passief worden gedaan.

In een voorbeeld omvat de aanvoerinrichting een lopende band voor het via de aanvoeropening aanvoeren van straalmateriaal aan de turbineruimte.

In een tweede aspect van de uitvinding wordt in een turbinewiel voorzien voor toepassing in het straalturbine-samenstel volgens een van de voorgaande beschrijvingen.

In een derde aspect van de uitvinding wordt in een aanvoerinrichting voorzien voor toepassing in het straalturbine-samenstel volgens een van de voorgaande beschrijvingen.

In een vierde aspect van de uitvinding wordt in het gebruik van het straalturbine-samenstel voorzien volgens een van de voorgaande beschrijvingen, bij intern reinigen of verruwen van een te bestralen buis, waarbij de buis in het bijzonder een buis betreft met een diameter die gelegen is tussen de 2 inch en 24 inch en waarbij de turbine axiaal staat opgesteld voor het 360 graden rondom stralen met straalmateriaal.

De onderhavige uitvinding zal hieronder worden toegelicht aan de hand van de beschrijving van een voorkeursuitvoeringsvorm van een straalturbine-samenstel volgens de onderhavige uitvinding onder verwijzing naar de navolgende figuren, waarin:

Fig. 1 een straalturbine-samenstel toont met een turbinewiel en overige onderdelen van het samenstel;

Fig. 2 een turbinewiel toont volgens de stand der techniek;

Fig. 3 een turbinewiel toont volgens een van de uitvoeringsvormen van de uitvinding.

Figuur 1 toont een straalturbine-samenstel 10. Dergelijke straalturbine-samenstellen of straalturbine machines kunnen gebruikt worden voor het reinigen en/of verruwen van een te bestralen oppervlak. In het geval van Figuur 1 wordt de straalturbine machine gebruikt voor het verruwen van een buis 11 en in het bijzonder de binnenzijde 12 van de buis 11. Deze buis kan diverse diameters hebben die uiteen kunnen lopen van 2 inch en 350 inch. De straalturbine volgens de uitvinding is echter in het bijzonder geschikt voor gebruik bij het bestralen van de binnenzijde van buizen waarbij de diameter ligt tussen de 2 inch en 24 inch. Thans bekende straalturbines zijn hier niet toe ingericht en voor dergelijke maten wordt dan ook veelal gebruik gemaakt van pneumatische inrichtingen, welke vanuit energetisch oogpunt minder efficiënt zijn en derhalve minder wenselijk.

Het straalturbine-samenstel 10 wordt in axiale richting door een buis 11 verplaatst en bestraalt de binnenzijde 12 van de buis 11 met straalmateriaal. Dit kunnen kleine zanddeeltjes zijn, maar ook kleine metaaldeeltjes, kogeltjes of andere fijn materiaal dat daartoe is ingericht. Het moge voor de vakman duidelijk zijn welk straalmateriaal gebruikt kan worden. Het samenstel 10 rust in het getoonde voorbeeld middels afstandhouders 14 op de buis of pijp 11, welke horizontaal ligt. De onderdzijde van de pijp 12 is aangeduid met referentie 16. Een straalturbine-samenstel 10 bestaat uit een aanvoerinrichting 15 dat het straalmateriaal ergens vanuit een voorraad of externe aanvoer aan de straalturbine toevoert. De aanvoer door de aanvoerinrichting 15 kan gedaan worden middels een lange band die met ongeveer 3 meter per seconde het straalmateriaal aanvoert richting de straalkop 13. Op het uiteinde van het straalturbine-samenstel 10 bevindt zicht het straalpistool 13 of ook wel turbinepistool of straalkop 13. Deze straalkop 13 zorgt voor het uiteindelijke uitwerpen van het straalmateriaal middels het turbinewiel 30 en daarmee voor de omzetting van de axiale aanvoer, naar de radiale uitwerping van het materiaal. De snelheid waarmee het straalmateriaal weggeslingerd wordt, kan oplopen tot 75 meter per seconde. De straalkop 13 en/of aanvoerinrichting 15 kunnen nog ondersteund worden door steunwielen of afstandhouders 14. Met deze afstandhouders 14 kan het straalturbine-samenstel 10 in het midden van de doorsnede van de buis 11 worden gehouden zodat het radiaal uitgestraalde straalmateriaal gelijkmatig, op gelijke afstand en derhalve ook met gelijke kracht/snelheid bestraald wordt. De afstandhouders 14 zijn bij voorkeur in lengte instelbaar en voorzien van geleiders en/of wieltjes. De straalkop 13 wordt op deze wijze in de lengterichting door de buis 11 getrokken, waarbij de buis een lengte kan bezitten die op kan lopen tot ongeveer 24 meter.

In Figuur 2 wordt een thans bekend turbinewiel 20 getoond volgens de stand der techniek. Dit turbinewiel kan middels een centrale aansluitkoppeling 21 op een aandrijfas (niet getoond) gekoppeld worden ten behoeve van het aandrijven en daarmee axiale rotatie van het wiel 20. Het turbinewiel 20 bestaat uit een eerste schijf 22 en een op enige afstand daarvan gelegen tweede schijf 23. De schrijven 22, 23 van het turbinewiel zijn bij voorkeur parallel ten opzicht van elkaar opgesteld, maar er kunnen ook een hoek vormen van ongeveer 30 graden waardoor het materiaal onder een grotere openingshoek uitgestraald wordt en feitelijk gelijktijdig over 360 graden voor een bredere uitwerpbaan.

Tussen de schijven 22, 23 zijn een aantal schoepen of bladen 24a, 24b, ... opgenomen. Deze radiaal opgestelde schoepen 24a, 24b, .. vormen een waaier en zorgen ervoor dat het straalmateriaal onder een centrifugaal kracht met hoge snelheid uit kan worden geworpen. Deze snelheid kan oplopen tot 75m/s. Dit thans bekend turbinewiel omvat een turbineruimte waarin het straalmateriaal vanaf de aanvoerinrichting 15 wordt opgenomen en vanaf waar het straalmateriaal langs de schoepen 24 onder een centrifugaal kracht wordt uitgeworpen. Dit bekende turbinewiel 20 omvat een stationaire controle kooi 25 en een met het turbinewiel meeroterende distributiekooi 26. De controle kooi strekt zich uit tot in de turbineruimte, waarbij de controle kooi één radiale opening omvat. Hiermee wordt de afgifte van straalmateriaal aan de turbineruimte tot de gewenste radiale richting gelimiteerd. Wanneer het turbinewiel 20 draait, ontstaat er een centrifugale kracht waardoor straalmateriaal vanuit het spuitstuk, door de controle kooi 25, distributie kooi 26 (of distributor) en door de turbineruimte, die begrenst wordt door de rand 27 in één radiale richting langs de schoepen 24 wordt afgegeven. Een typische uitwerphoek van thans bekende straalturbine-samenstellen is ongeveer 120 graden of 90 graden. De behuizing schermt het geheel grotendeels af, maar is in een bepaalde overeenkomstige radiale richting open, zodat straalmateriaal uit het samenstel kan worden afgegeven in een gewenste richting onder de beperkte openingshoek.

Thans bekende straalturbine-samenstellen zijn niet in staat om radiaal straalmateriaal uit te laten stralen over de gehele omtrek van het turbinewiel 20. Dergelijke straalturbine-samenstellen of straalturbines hebben een turbinewiel 20, zoals getoond in Figuur 2, dat omsloten wordt in een behuizing en waarbij de controle kooi de radiale uitwerphoek begrenst. De controle kooi en de behuizing zijn slechts voor een bepaald deel geopend en voorkomt dat straalmateriaal zoals kleine zanddeeltjes, ijzerdeeltjes of ander straalmateriaal alle kanten uit wordt geslingerd. Een dergelijke straalturbine wordt dan ook vaak als een externe straalturbine aangeduid omdat het materiaal hoofdzakelijk in één richting wordt geschoten.

De richting van het straalmateriaal wordt niet enkel bepaald door het afdekken van het grootste deel van de omtrek van het turbinewiel, maar is vooral gelegen in het feit dat het turbinewiel 20 een statische controle kooi omvat die de uitvoerhoek beperkt. De turbineruimte wordt gevormd door het centrale deel van het turbinewiel 20 en is gelegen tussen de rotatie-as lijn X en de binnenrand 27 van de twee schijven 22, 23. Vanaf de turbineruimte wordt het straalmateriaal aangevoerd en door de centrifugaal kracht van de schoepen 24 in het turbinewiel radiaal uitgestoten of weggeslingerd

In kleine ruimtes zoals in buizen met een ten opzichte van de straalturbine kleine diameter, is het welhaast onmogelijk om een compacte turbine te maken welke de gehele binnenwand schoonmaakt/opgeruwd. Bij kleine pijp diameter, bijvoorbeeld kleiner dan 24 of 20 inch wordt daarom vaak pneumatisch stralen toegepast, echter mechanische turbine stralen is energetisch veel efficiënter en heeft een grotere capaciteit. Een straalturbine-samenstel met een straalpistool en turbinewiel 20 zoals getoond in Figuur 2 en volgens de stand der techniek is derhalve ongeschikt voor gebruik in dergelijke buizen met kleine diameters onder de 24 of 20 inch.

Een straalturbine-samenstel 10 dat volgens een eerste aspect van de uitvinding voorzien is van een straalpistool 13 met een nieuw type turbinewiel 30 kan echter wel gebruikt worden in dergelijke compacte buizen 11. Het opheffen van de limitatie van de openingshoek zorgt ervoor dat ook in dergelijke buizen de binnenzijde 12 op efficiënte en energetisch voordelige wijze kan worden bestraald. Ten opzichte van de thans bekende turbinewielen 20 volgens de stand der techniek en zoals getoond in Figuur 2, heeft een turbinewiel 30 volgens een eerste aspect van de uitvinding geen controle kooi 25. Het opheffen van deze controle kooi 25 heeft tot gevolg dat de uitwerphoek niet meer begrenst wordt en daarmee het wiel 30 over de gehele omtrek 41 van het wiel het straalmateriaal radiaal uitwerpt.

Een ander kenmerkend verschil tussen het thans bekende turbinewiel 20 en het turbinewiel 30 volgens een aspect van de uitvinding, is de integratie van de distributie kooi 26 in het wiel 30. Thans bekende straalkoppen 13 van straalturbines zijn opgebouwd uit een afzonderlijke controle kooi 25, een afzonderlijke en uitneembare distributie kooi 26 en een afzonderlijk turbinewiel 20. De distributie kooi 26 heeft radiaal gezien een of mogelijk meerdere openingen waar het straal materiaal kan worden doorgelaten vanuit de turbineruimte, naar de schoepen 24. De afstelling van de distributie kooi 26 ten opzichte van het turbinewiel 20 komt echter erg nauw. Door de hoge rotatiesnelheden oplopend tot 8500 toeren per minuut zorgt zelfs een minimale speling of onjuiste afstelling voor zeer onwenselijke onbalans. Door de hoge snelheden, en de grote krachtwerking op de onderdelen is speling tussen de onderdelen na enige periode van gebruik welhaast onoverkomelijk. De uitvinder heeft echter ingezien, dat de omtrekrand 37 van de turbineruimte 35 voorzien kan worden van doorlaatopeningen 39 waarmee deze in het turbinewiel geïntegreerde oplossing de functie vervult van de distributie kooi 26. De distributie kooi 26 is daarmee feitelijk geïntegreerd in het turbinewiel en als zodanig is speling niet meer mogelijk. De onbalans ten gevolge van deze speling is daarmee dan ook voorkomen. De doorlaatopeningen 39 die de functie van de distributie kooi 26 vervangen, zijn bij voorkeur aërodynamisch gevormd. Dat wil zeggen dat ze een ronde opening omvatten om de stromingsweerstand te minimaliseren, waardoor de efficiency van het systeem wordt verbeterd. Bij voorkeur is ook de interne vorm van het turbinewiel 30, meer in het bijzonder, de interne vorm van de turbineruimte 35 rond of torus vormig waardoor een gelijkmatig, glad pad gevormd wordt van de axiale aanvoer van het straalmateriaal naar de radiale uitwerping daarvan.

In Figuur 3 zijn de bladen 34 of schoepen van het turbinewiel 30 recht van vorm. Deze kunnen echter ook gekromd zijn, ofwel enkel in axiale of enkel in radiale richting, dan wel in beide richtingen. Door de kromming van de bladen 24 is de stromingsweerstand van het straalmateriaal verbeterd. De schoepen en de schijven 32, 33 zijn bij voorkeur uit een afzonderlijk stuk materiaal vervaardigd. Bijvoorbeeld, een gegoten stuk metaal of metaallegering. Dit kan echter ook een monolithisch onderdeel zijn dat door een verspanende techniek vervaardigd is, dan wel door een additieve compositie zoals 3D metaalprinters of een gietproces. De bladen kunnen echter ook uitneembaar zijn, en bij voorkeur omgekeerd worden, waardoor na enige tijd en na aan enige slijtage onderhevig te zijn geweest, nogmaals gebruikt worden aan de andere zijde.

Het moge voor de vakman duidelijk zijn, dat de uitvinding zoals gedemonstreerd in de voorgaande beschrijving en bijgevoegde figuren slechts als voorbeeld dient en de uitvinding niet is beperkt tot deze voorbeelden maar waarvan de beschermingsomvang enkel bepaald wordt door de navolgende conclusies.

Claims (13)

1. Straalturbine-samenstel voor het middels een straalmateriaal reinigen of verruwen van een te bestralen oppervlak, omvattende: een aanvoerinrichting voor het aanvoeren van het straalmateriaal; een met de aanvoerinrichting koppelbaar turbinewiel, het turbinewiel omvattende: een eerste schijf die draaibaar is om een rotatieaslijn, waarbij de eerste schijf een omtrekrand heeft die een omtrek van het turbinewiel definieert, waarbij de eerste schijf een aanvoeropening omvat bij de rotatieaslijn voor het doorlaten van straalmateriaal van de aanvoerinrichting; een op afstand van de eerste schijf gelegen tweede schijf, waarbij de tweede schijf draaibaar is om de rotatieaslijn; een bij de rotatieaslijn gelegen turbineruimte, die is gelimiteerd door de eerste en tweede schijf, voor het via de aanvoeropening ontvangen van straalmateriaal van de aanvoerinrichting; een veelheid schoepen die zich in een in hoofdzaak loodrecht ten opzichte van de rotatieaslijn van de turbineruimte en in de richting van de omtrekrand uitstrekken en zijn gelimiteerd door de eerste en tweede schijf, waarbij de schoepen in radiale richting in hoofdzaak gelijkmatig zijn verdeeld ten opzichte van de rotatieaslijn; met het kenmerk, dat in hoofdzaak de gehele omtrek van het turbinewiel vrij is voor het via de turbineruimte van het turbinewiel middels straalmateriaal bestralen van een te bestralen oppervlak rondom de omtrek van het turbinewiel, en waarbij de omtrek van de turbineruimte van het turbinewiel nabij de schoepen openingen omvat en een distributie kooi definieert voor het uit de turbineruimte radiaal bestralen van het te bestralen oppervlak rondom de omtrek van het turbinewiel, waarbij de openingen in hoofdzaak radiaal gelijkmatig verdeeld zijn en waarbij de distributie kooi en het turbine wiel geïntegreerd zijn en uit één monolithisch onderdeel vervaardigd is.

2. Straalturbine-samenstel volgens conclusie 1, waarbij de schoepen in radiale richting gekromd zijn.

3. Straalturbine-samenstel volgens conclusie 1 of 2, waarbij de schoepen uitneembaar bevestigd zijn in het turbinewiel, en waarbij de schoepen bij voorkeur omkeerbaar bevestigd kunnen worden.

4. Straalturbine-samenstel volgens conclusie 1 of 2, waarbij het gehele turbinewiel omvattende de eerste en tweede schijf, de veelheid schoepen, alsmede de distributie kooi uitéén monolithisch onderdeel vervaardigd is.

5. Straalturbine-samenstel volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de tweede schijf een as omvat die zich door de turbineruimte en door de aanvoeropening van de eerste schijf uitstrekt, waarbij de as geschikt is voor koppeling met de aanvoerinrichting.

6. Straalturbine-samenstel volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij tussen de schoepen een afdekking is voorzien voor het tussen de schoepen afdekken van de turbineruimte, waarbij bij de schoepen openingen in de afdekking zijn voorzien voor het doorlaten van straalmateriaal langs de schoepen.

7. Straalturbine-samenstel volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de turbineruimte torus-vormig is rondom de rotatieaslijn.

8. Straalturbine-samenstel volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de tweede schijf een omtrekrand omvat, en in de omtrekrand van de eerste en de tweede schijf inkepingen zijn voorzien, waarbij de inkepingen zich in radiale richting uitstrekken.

9. Straalturbine-samenstel volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de aanvoerinrichting een hartlijn omvat en is voorzien van een aantal zich radiaal van de aanvoerinrichting uitstrekkende afstandhouders, waarbij de lengte van de afstandhouders in het bijzonder instelbaar is.

10. Straalturbine-samenstel volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de aanvoerinrichting een lopende band omvat voor het via de aanvoeropening aanvoeren van straalmateriaal aan de turbineruimte.

11. Turbinewiel voor toepassing in het straalturbine-samenstel volgens een van de voorgaande conclusies.

12. Aanvoerinrichting voor toepassing in het straalturbine-samenstel volgens een van de voorgaande conclusies 1 t/m 10.

13. Gebruik van het straalturbine-samenstel volgens een van de voorgaande conclusies 1 t/m 10, bij het intern reinigen of verruwen van een te bestralen buis, waarbij de buis in het bijzonder een buis betreft met een diameter die gelegen is tussen de 2 inch en 24 inch.